Hafızanın Sınırı – Hafızayı inceleyen sinirbilimciler, uzun zamandır, bir olayı hatırladığımızda beynimizin, hafızanın ilk oluşumunda aktive olan aynı hipokampal devreyi çalıştırdığına inanıyorlardı. Sinirbilimciler şimdi ilk kez, bir anıyı hatırlamanın, orijinal bellek devresinden ayrılan bir “sapma” devresi olması gerektiğini söylüyor.
İşin aslı şöyle gelişti:
Yeni bir deneyim yaşadığımızda, o olayın anısı, hipokampusun çeşitli kısımlarını ve diğer beyin yapılarını birbirine bağlayan bir sinir devresinde depolanır. Her nöron kümesi, olayın meydana geldiği yer veya onunla ilişkili duygular gibi hafızanın farklı yönlerini depolar.
Hafızayı inceleyen sinirbilimciler, uzun zamandır bu anıları hatırladığımızda, beynimizin, hafıza ilk oluşturulduğunda aktive olan aynı hipokampal devreyi de açtığına inanıyorlardı. MIT nörobilimcileri, ilk kez, bir anıyı hatırlamanın, orijinal bellek devresinden ayrılan bir “sapma” devresi gerektirdiğini söylüyorlar.
Picower Öğrenme ve Hafıza Enstitüsü’ndeki RIKEN-MIT Nöral Devre Genetiği Merkezi direktörü ve çalışmanın kıdemli Neuroscience yazarı Picower Biyoloji Profesörü Susumu Tonegawa, “Bu çalışma, beyin araştırmalarındaki en temel sorulardan birine, yani olaysal anıların (Epizodik belleğin) nasıl oluşturulduğuna ve geri çağrıldığına değiniyor; hatırlama ve oluşum için farklı devreler beklenmedik bir destek sağlıyor” diyor.
Epizodik (Olaysal-Gündelik) bellek, açıkça belirtilebilen veya bir araya getirilebilen günlük olayların hafızasıdır. Belirli zamanlarda ve yerlerde meydana gelen geçmiş kişisel deneyimlerin toplanmasıdır; örneğin, kişinin küçük yaştayken ölümcül bir kaza geçirmesi gibi
Bilinmeyen Parçaların Yeni Keşfi
Hafızanın Sınırı – Hipokampus, hafızayla ilgili farklı işlevlere sahip birkaç bölgeye ayrılmıştır. Bu konuda çok sayıda makale vardır. Ancak subiculum adı verilen küçük bir alan çok az çalışılmıştır. Subiculum beynin bir parçasıdır. Hipokampusun sonundaki kıvrılmış kabuk yapısında yer alır. Öğrenme sürecinde önemli bir rol üstlenir. Tonegawa’nın laboratuvarı, bu bölgeyi anlamak için, subiculum nöronlarının ışık kullanılarak açılıp kapatılabilmesi için, genetik olarak tasarlanmış fareler kullandılar.
Araştırmacılar bu yaklaşımı test etmek için far kullandılar ve bir korku-koşullandırma olayı sırasında hafıza hücrelerini kontrol etmek için, fare belirli bir odadayken hafif bir elektrik şoku verdiler.
Önceki araştırmalar, bu anıların kodlanmasının, hipokampüsün CA1 adlı bir bölümündeki hücreleri içerdiğini ve daha sonra bilgiyi temporal lob üzerinde bulunan; anıları bildirime ve mekansal anılar da dahil olmak üzere bellek oluşumunda ve, hafızada önemli bir rol oynayan bir beyin bölümü olan entorhinal korteks adı verilen başka bir beyin yapısına ilettiğini göstermişti. Her konumda, küçük nöron alt kümeleri etkinleştirilir ve engram olarak bilinen bellek izleri oluşturulur.
Bir engram, fiziksel bir maddeye damgalanmış bir bilişsel bilgi birimidir ve anıların, dış uyaranlara tepki olarak beyinde veya diğer biyolojik dokuda biyofiziksel veya biyokimyasal değişiklikler olarak depolandığı araçlar olarak teorize edilir.(Wikipedi)
Tonegawa, “Engramların oluşturulmasında yer alan devrelerin, geri çağırma işlemi sırasında meydana gelen bu hücrelerin yeniden etkinleştirilmesinde yer alan devrelerle aynı olduğu düşünülmüştür” diyor.
Bununla birlikte, bilim adamları daha önce CA1’den subiculum yoluyla sapan ve daha sonra entorinal kortekse bağlanan anatomik bağlantıları tanımlamışlardı. Bu devrenin ve genel olarak subiculumun işlevi olarak bilinmiyordu.
MIT ekibi, bir grup farede, fareler korku koşullandırmasına tabi tutuldukları için subiculumun nöronlarını inhibe etti (engelledi) ve bunun deneyimi hatırlama yetenekleri üzerinde hiçbir etkisi olmadı. Bununla birlikte, başka bir grupta, fareler orijinal odaya geri yerleştirildiğinde, korku koşullanması meydana geldikten sonra subiculum nöronlarını inhibe ettiler. Bu fareler, hafızayı hatırlama yeteneklerinin bozulduğunu gösteren olağan korku tepkisini göstermedi.
Bu, subiculumu içeren dolambaçlı devrenin hafızanın geri çağrılması için gerekli olduğuna, ancak hafıza oluşumu için gerekli olmadığına dair kanıt sağlar. Diğer deneyler, CA1’den entorhinal kortekse giden doğrudan devrenin hafızanın geri çağrılması için gerekli olmadığını, hafıza oluşumu için gerekli olduğunu ortaya çıkardı.
Tonegawa, “Başlangıçta sonucun bu şekilde olacağını beklemiyorduk; biz sadece subiculumun işlevinin ne olabileceğini keşfetmeyi planlamıştık” diyor.
Anıları düzenleme
Hafızanın Sınırı – Hipokampus neden hafıza oluşumu ve hatırlama için iki farklı devreye ihtiyaç duysun?
Araştırmacılar iki olası açıklama için kanıt buldular:
Birincisi, iki devrenin etkileşimi, anıları düzenlemeyi veya güncellemeyi kolaylaştırıyor. Geri çağırma devresi etkinleştirildiğinde, bellek oluşturma devresinin aynı anda etkinleştirilmesi yeni bilgilerin eklenmesine izin veriyor.
“Bu devrelerin paralel olması, hayvanın önce belleği hatırlamasına ve gerektiğinde yeni bilgileri kodlamasına yardımcı olduğunu düşünüyoruz” diyor Roy; “Önceki bir deneyimi hatırladığınızda, eklenecek yeni bir şey varsa, yeni bilgiyi mevcut belleğe dahil etmek çok yaygındır.”
“Sapma” devresinin bir başka olası işlevi, daha uzun vadeli stres tepkilerini uyarmaya yardımcı olmaktır. Araştırmacılar, subiculumun, hipotalamusta, mamiller cisimler olarak bilinen ve kortikosteroid adı verilen stres hormonlarının salınımını uyaran bir çift yapıya bağlandığını buldular. Bu, korkulu hatıranın hatırlanmasından en az bir saat sonra gerçekleşir.
Mammiller cisim beynin alt kısmında çift olarak bulunan anatomik yapıdır. Limbik sistemi oluşturan yapılardan biridir ve beyindeki işlevlerinin hafızayla yakından ilişkili olduğu düşünülmektedir. Bu cisimler beyne doğrudan bağlı olup gelen uyartıları talamusa iletirler.
Araştırmacılar, duygusal bir bileşene sahip (hem olumlu hem de olumsuz) anıları içeren deneylerde iki devreli sistemi tanımlarken, araştırmacılar, sistemin muhtemelen bir epizodik bellekte yer aldığını söylüyor.
Araştırmacılara göre bulgular ayrıca Alzheimer hastalığı ile ilgili, ilgi çekici bir olasılığı da ortaya koyuyor. Geçen yıl, Roy ve Tonegawa’nın laboratuvarındaki diğerleri, erken evre Alzheimer hastalığının bir versiyonuna sahip farelerin anıları hatırlamakta zorlandıklarını, ancak yine de yeni anılar oluşturabildiklerini keşfettiler.
Hafızanın sınırı konusunda yeni çalışma, araştırmacıların bunu incelememesine rağmen, hipokampustaki subiculum devresinin Alzheimer hastalığından etkilenebileceğini düşündürmektedir.
Kaynak
Dheeraj S. Roy, Takashi Kitamura, Teruhiro Okuyama, Sachie K. Ogawa, Chen Sun, Yuichi Obata, Atsushi Yoshiki, Susumu Tonegawa. (2017) Distinct Neural Circuits for the Formation and Retrieval of Episodic Memories. Cell, 2017; DOI: 10.016/j.cell.2017.07.013